DE4001898A1

DE4001898A1 - Optische uebertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4001898A1
Application number: DE19904001898
Authority: DE
Inventors: Kuniaki Motoshima; Miyuki Shuji; Tadayoshi Kitayama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1990-08-02
Anticipated expiration: 2010-01-20
Also published as: DE4001898C2

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Übertragungs vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer bekannten optischen Übertragungsvorrichtung, die beispielsweise in dem Artikel Nr. 2246 mit dem Titel "Optical Transmission Apparatus with 100 Mb/s Laser Diode Provided with Carrier Detection Circuit", über den auf der General National Assembly of Society of Electronic Communication 1981 berichtet wurde. Fig. 1 enthält einen Übertragungsdaten-Eingangsanschluß 1, über den Übertragungsdaten eingegeben werden, einen Modulator 2, der geeignet ist zur Modulation eines Stromes in einen binären Strom entsprechend den am Eingangsanschluß eingegebenen Übertragungsdaten, eine Laserdiode 3 als Leuchtelement, die gemäß dem vom Modulator 2 ausgegebenen binären Strom Licht emittiert, ein Lichtempfangselement 4, das geeignet ist zum Empfang eines Teils des von der Laserdiode 3 emittierten Lichts und zur Umwandlung des empfangenen optischen Signals in ein elektrisches Signal, eine Bezugsstromquelle 5 zur Ausgabe eines Bezugsstromes, einen Strom verstärker 6 zur Lieferung eines Treibervorspann stromes, der proportional zur Differenz zwischen dem von der Bezugsstromquelle 5 bereitgestellten Bezugsstrom und dem durch das Lichtempfangs element 4 erzeugten Signalstrom ist, eine Vor spannungsquelle 7 für das Lichtempfangselement 4, und einen parallel zum Lichtempfangselement 4 geschalteten Kondensator 8.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das die P-I-Charakteristik des Treiberstroms für eine Laserdiode gegenüber dem optischen Ausgangssignal der Diode illustriert. Die Kurve A entspricht der P-I-Charakteristik bei einer niedrigen Temperatur, während die Kurve B der P-I-Charakteristik bei einer hohen Temperatur entspricht.

Fig. 3 gibt ein Beispiel für die Ausbildung des Stromverstärkers 6 mit Transistoren 61 bis 63.

Die Arbeitsweise der vorbeschriebenen bekannten optischen Übertragungsvorrichtung wird im folgenden erläutert. Die über den Eingangsanschluß 1 einge gebenen Übertragungsdaten werden dem Modulator 2 zugeführt. Dieser erzeugt einen den Übertragungs daten entsprechenden Strom und liefert ihn an die Laserdiode 3. Die Übertragungsdaten werden auch zur Bezugsstromquelle 5 geführt und der Bezugsstrom I _o, der durch Addition eines zum Impulstastverhältnis der Übertragungsdaten proportionalen Stromes und eines konstanten Stromes erhalten wird, wird von dieser ausgegeben. Der Teil des optischen Ausgangs signals der Laserdiode 3 wird zum Lichtempfangs element 4 geleitet, so daß ein Strom I _PD durch dieses bewirkt wird. Der Differenzstrom aus dem Bezugs strom I _o der Quelle 5 und dem durch das Element 4 fließenden Strom I _PD wird dem Stromverstärker 6 zugeführt und, nachdem dieser mit einer be stimmten Verstärkung β verstärkt wurde, wird er als Vorspannstrom der Laserdiode 3 zugeleitet. Der Vorspannstrom fließt stets durch die Laser diode 3, und die Laserdiode 3 leuchtet, wenn der Strom vom Modulator 2 durch diese hindurchfließt. Wenn das optische Ausgangssignal der Laserdiode 3 stärker wird, steigt der Strom durch das Licht empfangselement 4 an. Daher wird der Ausgangsstrom des Stromverstärkers 6 geringer mit der Folge, daß das optische Ausgangssignal der Laserdiode 3 reduziert wird. Wenn umgekehrt das optische Ausgangs signal der Laserdiode 3 abnimmt, steigt aus einem entsprechenden Grund dieses Ausgangssignal wieder an. Demgemäß kann aufgrund der vorbeschriebenen negativen Rückkopplung das optische Ausgangssignal im wesentlichen auf einem konstanten Wert gehalten werden.

Soweit der Spitzenwert P _out des optischen Ausgangs signals der Laserdiode 3 zur Zeit der Übertragung des digitalen Signals betroffen ist, kann dieser durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

P _out = A (I _B + I _OP - I _th) (1)

und der Annahme, daß

I _B = β (I₀ - I _PD) (2)

I _PD = mDLP _out. (3)

Hierin bedeuten:

I _B:
der Vorspannstrom (Ausgangsstrom des Stromverstärkers)
I _OP:	den modulierten Strom (Ausgangsstrom des Modulators)
I _th:	den Schwellenstrom der Laserdiode
β:	den Verstärkungsfaktor des Stromverstärkers
I _PD:	den Strom durch das Lichtempfangselement
I₀:	den Bezugsstrom
m:	das Impulstastverhältnis des digitalen Signals (0 < m ≦ 1)
L:	das Stromumwandlungsverhältnis des optischen Ausgangssignals gegen das Lichtempfangselement
A:	den Strom/Licht-Umwandlungsfaktor der Laserdiode
D:	den Impulstastfaktor.

Aus den vorstehenden Gleichungen (1), (2) und (3) kann die folgende Gleichung abgeleitet werden:

In der Gleichung (4) muß, um das optische Ausgangs signal P _out unabhängig von Änderungen des Impuls tastverhältnisses m konstant zu halten, der Bezugsstrom I _o entsprechend dem Impulstastverhältnis gesteuert werden. Unter der Annahme, daß P _out = K (Konstante), ist

I₀ = I₀₁ + mI₀₂

unter der Bedingung, daß

Wie durch die vorstehende Gleichung (5) ausgedrückt ist, liefert die Bezugsstromquelle 5 den Strom I ₀ bestehend aus dem konstanten Strom I ₀₁ und dem zum Impulstastverhältnis proportionalen Strom m I ₀₂, so daß das optische Ausgangssignal der Laser diode 3 unabhängig vom Impulstastverhältnis konstant sein kann.

Die Arbeitsweise der optischen Übertragungsvorrichtung bei einer Temperaturänderung wird nun erläutert. Unter der Annahme, daß der temperaturabhängige Parameter und der Schwellenstrom I _th der Laserdiode ist, wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann die folgende Gleichung aus der Gleichung (4) abgeleitet werden:

Wenn der Wert der Laserdiode vom Fabry-P´rot-Typ vom 1,3 µm-Band betrachtet wird, sind die Werte des Faktors A, des Stromumwandlungsverhältnisses L und von w I _th/δ t etwa wie folgt:

A = 0,11 (W/A)
L = 0,14 (A/W)

Es wird nun angenommen, daß der Temperaturbereich zwischen -30°C und +85°C liegt, und der Fall, daß bei 25°C das optische Ausgangssignal 1 mW be trägt, wird betrachtet. Damit das optische Ausgangssignal mit dem jeweiligen Impulstastver hältnis geringer als 1 db ist, kann die folgende Gleichung aus der Gleichung (6) abgeleitet werden:

Aus der Gleichung (7) ergibt sich β 17 737; vorausgesetzt, daß der Minimalwert des Impulstast verhältnisses 1/8 beträgt.

Wie vorstehend dargelegt ist, wird ein sehr großer Wert für den Verstärkungsfaktor β des Stromverstärkers 6 benötigt; daher wird ein Verstärker vom Darlington- Typ wie in Fig. 3 gezeigt verwendet.

Unter der Annahme, daß die Stromverstärkungs faktoren der Transistoren 61 bis 63 mit b ₁, β ₂ und β ₃ bezeichnet sind, wird der Verstärkungs faktor des Stromverstärkers wie folgt bestimmt:

β = β₁ · β₂ · β₃ (8)

Da im allgemeinen der Stromverstärkungsfaktor eines npn-Transistors mehr als 30 betragen kann, wird für den Stromverstärker nach Fig. 3 ein Verstärkungsfaktor β von mehr als 27 000 erhalten. Wenn die Transistoren 61 bis 63 im leitenden Zustand sind, dann kann demgemäß davon ausgegangen werden, daß der Stromverstärker 6 nach Fig. 3 einen ausreichend hohen Stromverstärkungsfaktor besitzt, um eine angemessene automatische Leistungs steuerungs(APC)-Charakteristik zu erhalten.

Da die bekannte optische Übertragungseinrichtung wie vorbeschrieben ausgebildet ist, wird der Vorspannstrom I _B der Laserdiode 3 im allgemeinen unterhalb des Schwellenstromes I _th eingestellt. Demgemäß ist, selbst wenn der Vorspannstrom I _{B 1} bei einer hohen Temperatur groß genug gemacht wird, wie Fig. 2 zeigt, der Vorspannstrom I _{B 2} bei einer niedrigen Temperatur nahezu null.

In diesem Niedrigtemperaturzustand sind die Transistoren 61 bis 63 des Stromverstärkers nach Fig. 3 gesperrt, und der Verstärkungsfaktor des Stromverstärkers wird so klein, daß der für die Konstanthaltung des Spitzenwertes des optischen Ausgangssignals bei Änderungen des Impulstast verhältnisses und der Temperatur erforderliche Verstärkungsfaktor nicht mehr gewährleistet ist, und diese Herabsetzung des Verstärkungsfaktors verschlechtert die APC-Charakteristik.

Weiterhin ist es manchmal erforderlich, das optische Ausgangssignal der optischen Übertragungsein richtung zu sperren, um die Unterbrechung eines Netzwerkes durch Leiten eines anderen optischen Signals durch eine optische Faser zu prüfen, zum Zwecke der Wartung einer optischen Übertragungs einrichtung.

Es geschieht auch manchmal, daß der durch die Laser diode 3 fließende Vorspannstrom aus Wartungsgründen überwacht wird, und wenn der Wert dieses Stroms ungewöhnlich ist, wird ein Alarm ausgelöst.

In Fig. 4 ist eine bekannte optische Übertragungs vorrichtung dargestellt, die die vorbeschriebenen Funktionen des Sperrens jedes optischen Ausgangs signals der optischen Übertragungsvorrichtung und der Überwachung des Vorspannstromes der Laser diode 3 besitzt.

In Fig. 4 haben die einzelnen Schaltkreise Funktionen, die denen der in Fig. 1 mit den gleichen Bezugs zeichen versehenen Schaltkreise entsprechen. Es ist festzustellen, daß die Vorrichtung nach Fig. 4 die Übertragung in im wesentlichen gleicher Weise durchführt wie die Vorrichtung nach Fig. 1. Gemäß Fig. 4 enthält der Modulator 2 einen Strom schalter bildende Transistoren 21 und 22, eine Konstantstromquelle 23 und einen Schalter 24, und er ist geeignet, einen Impulsstrom oder binären Strom in den Kollektor des Transistors 22 in Abhängigkeit von den Eingangsdaten an der Basis des Transistors 21 zu ziehen, wodurch die Laserdiode 3 das optische Ausgangssignal aufgrund des Impulsstromes mit Hilfe des Vorspannstromes des Stromverstärkers 6 erzeugt. Die Bezugsstromquelle 5 weist eine steuerbare Konstantstromquelle 51 und einen Schalter 52 auf. Die Schalter 24 und 52 werden durch ein Sperrsignal ausgeschaltet, das zu einem Sperrsteueranschluß 9 geführt wird, um das optische Ausgangssignal der Übertragungs vorrichtung anzuhalten.

Die Vorrichtung nach Fig. 4 ist weiterhin mit einem Überwachungsschaltkreis 10 für die Überwachung des Vorspannstromes ausgerüstet. Der Überwachungs schaltkreis 10 enthält einen Widerstand 101 für den zu überwachenden Strom, der zwischen die Kathode der Laserdiode 3 und den Ausgangsstufen transistor des Stromverstärkers 6 geschaltet ist, und einen Pufferverstärker mit einer einheitlichen Verstärkung aus den Widerständen 102, 103, 104 und 105 und einem Operationsverstärker 106. Der Über wachungsschaltkreis 10 erzeugt am Ausgangsanschluß 107 die gleiche Spannung wie diejenige, die zwischen den entgegengesetzten Enden des Wider standes 101 auftritt, wodurch der durch die Laserdiode 3 und den Stromverstärker 6 fließende Strom überwacht werden kann.

Wenn bei der Vorrichtung nach Fig. 4 das optische Ausgangssignal durch das Sperrsignal am Anschluß 9 gesperrt wird, geht die Spannung zwischen den entgegengesetzten Enden des Widerstandes 101 im Überwachungsschaltkreis auf null und die Spannung zwischen dem Anoden- und Kathodenanschluß der Laser diode 3 wird ebenfalls null. Demgemäß ist die Gleichtakt-Signal-Eingangsspannung des Puffer verstärkers gleich dem Potential an der Anode der Laserdiode 3, wodurch sie gleich dem Potential einer mit der Anode der Laserdiode 3 verbundenen Leistungsquelle V _CC ist. Unter dieser Bedingung ist die Eingangsspannung des Pufferverstärkers außerhalb des Gleichtakt-Betriebsbereiches, und daher kann der Ausgangsanschluß 107 auf das Potential einer mit dem Operationsverstärker 106 verbundenen Leistungsquelle V _EE fallen. Dies kann zur Folge haben, daß der Überwachungsschalt kreis nicht ordnungsgemäß arbeitet und einen fehlerhaften Alarm auslöst, wenn das optische Ausgangssignal gesperrt wird.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Übertragungsvorrichtung mit einer ausgezeichneten APC-Charakteristik zu schaffen, die nicht abhängig ist von der PI-Charakteristik der Laserdiode sowie von jedweder Temperaturänderung. Weiterhin sollen APC-Charakteristik der Laserdiode verbessert und das Löschungsverhältnis sowie der Spitzenwert eines optischen Ausgangssignals konstant gehalten werden. Schließlich soll die Auslösung eines fehlerhaften Alarms bei einer Sperrung des optischen Ausgangssignals verhindert werden.

Diese Aufgabe wird jeweils erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 11 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiter bildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung er geben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung umfaßt die optische Übertragungs vorrichtung einen Strommodulations-Schaltkreis zur Lieferung eines binären Stroms zu einem lichtemittierenden Element entsprechend eingegebenen binären Übertragungsdaten, einen Vorspannstrom- Schaltkreis zur Lieferung eines Vorspannstromes zum lichtemittierenden Element, und einen Wider stands-Schaltkreis, der parallel zum lichtemittieren den Element geschaltet ist, so daß der Vorspann strom höher als ein bestimmter Wert gehalten wird.

Weiterhin ist vorteilhaft ein Temperaturkompensations- Schaltkreis zur Steuerung des Wertes (Größe) des binären Stromes, derart, daß dieser mit steigender Temperatur größer wird, vorgesehen.

Vorzugsweise wird eine Konstantstromquelle, deren Strom niederiger als ein Osziallationsschwellen strom einer Laserdiode zur Ausgabe eines optischen Signals ist, in Reihe mit der Laserdiode geschaltet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild einer bekannten optischen Übertragungsvorrichtung,

Fig. 2 ein P-I-Charakteristik-Diagramm einer Laserdiode,

Fig. 3 den Aufbau eines Stromverstärkers in der bekannten Übertragungsvorrichtung,

Fig. 4 das Schaltbild einer weiteren bekannten optischen Übertragungsvorrichtung mit einer Sperrfunktion für das optische Ausgangssignal und einer Überwachungs funktion für den Vorspannstrom,

Fig. 5 bis 7 Schaltbilder von einem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 8 einen Schaltkreis mit einem temperaturabhängigen Widerstand,

Fig. 9 und 10 Schaltbilder eines vierten und fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 11 ein Diagramm über die Abhängigkeit einerseits der zwischen den An schlüssen einer Laserdiode er zeugten Spannung und andererseits der optischen Ausgangsleistung der Laserdiode von dem Treiberstrom, und

Fig. 12 das Schaltbild eines sechsten Ausführungsbeispiels der erfindungs gemäßen Vorrichtung.

Die Erfindung wird nun anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 5 erläutert. Hierin sind die gleichen Komponenten wie die in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die optische Übertragungs vorrichtung ist gekennzeichnet durch die Anordnung eines Widerstandes 11, der parallel zur licht emittierenden Laserdiode 3 geschaltet ist.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 5 wird nachfolgend beschrieben.

Im allgemeinen liegt eine Spannung VF in Vorwärts richtung einer Laserdiode im Bereich von 1,2 V. Wenn der Widerstandswert des Widerstandes 11 R _B ist, läßt sich der durch den Widerstand 11 in den Stromverstärker 6 fließende Strom I′_B wie folgt ausdrücken:

I′ _B ≃ 1,2/R _B (9)

Wenn R _B = 300 Ω angenommen wird, dann ist I′ _B = 4 mA. Dies bedeutet, daß selbst im ungünstigsten Fall der Strom oberhalb 4 mA in den Stromverstärker 6 fließen kann, oder es tritt niemals ein Abschalt zustand am Verstärker 6 auf, wodurch ein hoher Stromverstärkungsfaktor b gewährleistet werden kann. Für den Wert des Widerstandes 11 wird ein ange messener Wert bevorzugt, der viel größer als der Widerstand R _ON der Laserdiode 3 in deren Ein-Zustand ist. R _ON liegt normalerweise im Bereich von 5 Ω. Wenn der Wert R _B mehr als 100 Ω beträgt, kann der Modulationsausgangsstrom des Modulators 2 im wesentlichen zur Laserdiode 3 fließen, so daß der Herabsetzung des Modulationswirkungsgrades vernachlässigbar ist.

Die Fig. 6 und 7 illustrieren ein zweites und drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In diesem sind ein variabler Widerstand 11 ₁ und ein Temperaturfühler 12 gezeigt. Der stationäre Widerstand 11 des ersten Ausführungs beispiels ist hier durch den variablen Widerstand 11 ₁ ersetzt, dessen Wert temperatur abhängig mittels des Fühlers 12 gesteuert wird. Ein stationärer Widerstand 11 ₂ in Fig. 7 dient zur Verhinderung eines übermäßigen Stromflusses, wenn der Wert des temperaturabhängigen Wider standes 11 ₁ sehr klein und im wesentlich gleich der Impedanz der Laserdiode 3 ist. Der Wert des Widerstandes 11 ₂ beträgt mehrere hundert Ω.

Der variable Widerstand 11 ₁ wird beispielsweise durch einen Feldeffekttransistor 111 gebildet, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Der Temperaturfühler 12 besteht gemäß Fig. 8 aus einem Widerstand 121, einem Thermistor 122 mit negativer Charakteristik und einer Leistungsquelle 123. Der Widerstand zwischen Drain und Source des Feldeffekttransistors 111 liegt im Bereich von 300 bis 10 KΩ und wird über den Ausgang des Temperaturfühlers 12 gesteuert.

Da der temperaturabhängige Widerstand 11 ₁ parallel zur Laserdiode 3 geschaltet ist, kann der Strom verstärkungsfaktor des Stromverstärkers 6 im gesamten Temperaturbereich auf einem höheren Pegel gehalten werden als bei einer anderen Anordnung eines derartigen Widerstandes, so daß eine ausgezeichnete APC-Charakteristik sicherge stellt werden kann.

Fig. 9 stellt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, bei dem ein Temperaturkompensations-Schaltkreis 13 für den modulierten Strom der Schaltung nach dem ersten Ausführungsbeispiel hinzugefügt ist. Der Kompensa tions-Schaltkreis dient zur Erhöhung des Wertes (der Größe) des Ausgangsstromes bzw. binären Stromes aus dem Modulator 2 bei einem Temperaturanstieg sowie zur Herabsetzung dieses Wertes bei einer Temperaturabnahme.

Die prinzipielle Arbeitsweise des vorbeschriebenen Kompensations-Schaltkreises wird im folgenden erläutert.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, hat der Strom/Licht- Umwandlungswirkungsgrad einer Laserdiode eine bestimmte Temperaturcharakteristik und im Fall einer Laserdiode vom Fabry-P´rot-Typ ändert sich dieser Wirkungsgrad in der Größenordnung von 0,05 W/A im Temperaturbereich von 0-70°C. In Fig. 2 haben der binäre Strom und der Vorspann strom die in Tabelle 1 angegebenen Werte.

Tabelle 1

Da der Temperaturkompensations-Schaltkreis 13 dazu dient, die Größe des binären Stroms temperatur abhängig zu steuern, ändert sich der Treiberstrom I _D (=I _B+I _M) der Laserdiode 3 in Abhängigkeit von der Temperatur. Wenn der Vorspannstrom I _B der Laserdiode 3 unabhängig von der Temperatur im wesentlichen konstant bleibt, können daher das Löschungsverhältnis und der Spitzenwert des optischen Ausgangssignals konstant gehalten werden.

Wenn ein Widerstand mit einem positiven und großen Temperaturkoeffizienten als Widerstand 11 ver wendet wird, kann weiterhin ein übermäßiger Leistungsverbrauch bei einer hohen Temperatur vermieden werden. Es wird gegenwärtig die Ver wendung eines Temperaturkoeffizienten von 5000 ppm/°C für den Widerstand in Betracht gezogen. Demgemäß ist im Temperaturbereich von -30°C bis 70°C der Widerstandswert bei einer Temperatur von 70°C 1,5 mal größer als der bei 30°C, und die vom Widerstand 11 verbrauchte Leistung kann im Vergleich zurVorrichtung ohne den Kompensations- Schaltkreis 13 um 67% reduziert werden.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungs gemäßen Vorrichtung ist in Fig. 10 gezeigt. Hierin sind die gleichen Schaltungselemente wie die in Fig. 4 enthaltenen mit den gleichen Bezugs zeichen versehen, und weiterhin ist eine Konstant stromquelle vorgesehen, deren Strom auf einen Wert eingestellt ist, der geringer ist als der Wert, der erforderlich ist, um ein Oszillieren der Laserdiode 3 zu ermöglichen.

Da eine Laserdiode eine solche Abhängigkeit der optischen Ausgangsleistung und der Spannung vom Treiberstrom wie in Fig. 11 gezeigt aufweist, kann die optische Ausgangsleistung bei einem Strom oberhalb des Oszillationsschwellenstromwertes, zum Beispiel 10 mA, erhalten werden, während die Spannung zwischen den Anschlüssen der Laserdiode einen normalen Wert, beispielsweise 1 V, durch Zuführung eines kleinen Stromes, zum Beispiel 1 mA, annehmen kann, wie aus Fig. 11 ersichtlich ist.

Demgemäß kann durch Wahl eines geeigneten Stromes im Bereich von 1 bis 10 mA erreicht werden, daß die Laserdiode kein optisches Ausgangssignal liefert, die Spannung zwischen ihren Anschlüssen jedoch einen normalen Wert besitzt.

Wenn daher bei einer Vorrichtung nach Fig. 10 der Wert des Stromes der Konstantstromquelle zum Beispiel auf etwa 1,5 mA eingestellt wird, liefert die Laserdiode 3 kein optisches Ausgangs signal, wenn dieses gesperrt ist, und die Spannung zwischen ihren Anschlüssen beträgt etwa 1 V, wodurch die Gleichtakt-Eingangsspannung des Überwachungs- Schaltkreises 10 um etwa 1 V gegenüber der Spannung V _CC der Quelle abfällt. Daher wird der Ausgang des Überwachungsschaltkreises nicht auf die Spannung V _EE der anderen Quelle gelegt und ein falscher Alarm wird nicht ausgelöst.

Fig. 12 stellt ein sechstes Ausführungsbeispiel dar, bei dem gegenüber der Vorrichtung nach Fig. 10 ein in Reihe mit der Stromquelle 14 gelegter Schalter 15 hinzugefügt ist. Der Schalter 15 ist so ausgebildet, daß er durch das dem Anschluß 9 zugeführte Sperrsignal für das optische Ausgangs signal geschlossen wird. Demgemäß ist während des Normalbetriebs die Stromquelle 14 von der Laserdiode 3 getrennt, um den Leistungsverbrauch zu reduzieren.

Wenn im Falle der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 10 und 12 der Stromwert der Stromquelle 14 ausreichend niedrig eingestellt wird, wobei die Möglichkeit, daß der Oszillationsschwellenstromwert der Laserdiode 3 bei einer niedrigen Temperatur reduziert wird, berücksichtigt ist, wird das Löschungsverhältnis niemals verschlechtert. Wenn parallel zur Laserdiode 3 ein Widerstand geschaltet ist, ist es notwendig, den Stromwert der Stromquelle 14 auf einen ziemlich hohen Wert einzustellen, aber der Strom kann in Verbindung mit einer Verschlechterung des Löschungsverhältnisses auf einen geeigneten Wert eingestellt werden.

Obwohl in den beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Stromverstärker vom Darlington-Typ verwendet wurde, ist es natürlich möglich, eine Kombination aus einem Spannungsverstärker und einem Spannungs/Strom- Wandler einzusetzen.

Es ist auch möglich, daß der Schalter 52 (Fig. 10 und 12) für die Sperrung des optischen Ausgangs signals in Reihe mit dem Widerstand 101 des Über wachungsschaltkreises 10 geschaltet sein kann, um die gleiche Operation durchzuführen.

Wie vorstehend erläutert wurde, kann entsprechend dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel der Stromverstärkungsfaktor des Stromverstärkers bei den jeweiligen Temperaturen auf ausreichend hohen Werten gehalten werden, und eine günstige APC-Operation kann durch Parallelschaltung eines Widerstandes zu der Laserdiode sichergestellt werden.

Weiterhin kann entsprechend dem vierten Ausführungs beispiel durch Hinzufügung des Temperaturkompensa tions-Schaltkreises für den modulierten Strom, der zur Kompensation von Temperaturänderungen und zur Steuerung des Wertes des binären Stroms vom Modulator zur Laserdiode dient, der Vorspannstrom für die Laserdiode in einem weiten Temperaturbereich konstant gehalten werden, und das Löschungs verhältnis sowie der Spitzenwert des optischen Ausgangssignals können konstant gehalten werden.

Nach dem fünften und sechsten Ausführungsbeispiel liefert der Überwachungsschaltkreis durch Schaltung der Konstantstromquelle in Reihe mit der Laserdiode kein Alarmsignal, wenn das optische Ausgangssignal gesperrt wird.

Claims

1. Optische Übertragungsvorrichtung mit einem lichtemittierenden Element zur Ausgabe eines optischen Ausgangssignals zur Übertragung von Daten, gekennzeichnet durch
eine parallel zum lichtemittierenden Element (3) angeordnete Widerstandsschaltung (11),
einen Strommodulator (2) zur Lieferung eines modulierten binären Stroms zum lichtemittieren den Element (3) in Abhängigkeit von eingegebenen binären Daten, und
eine Einrichtung zur Erzeugung eines Vorspann stromes für das lichtemittierende Element (3) und die Widerstandsschaltung (11), derart, daß der Vorspannstrom oberhalb eines bestimmten Pegels gehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Widerstandsschaltung (11 ₁) temperaturabhängig veränderbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Widerstandsschaltung ein variables Widerstandselement (11 ₁) mit einem Steueranschluß und eine Widerstandssteuer einrichtung (12) zur Lieferung eines temperatur abhängigen Steuersignals zum Steueranschluß des variablen Widerstandselementes (11 ₁) für die Steuerung von dessen Widerstands wert umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Widerstandsschaltung einen temperaturabhängigen Widerstand und einen mit diesem in Reihe geschalteten stationären Widerstand (11 ₂) umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der temperaturabhängige Wider stand ein variables Widerstandselement (11 ₁) mit einem Steueranschluß und eine Widerstands steuereinrichtung (12) zur Lieferung eines temperaturabhängigen Steuersignals zum Steueranschluß des variablen Widerstands elementes (11 ₁) umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Widerstands element (11 ₁) einen Feldeffekttransistor (111) mit einem Gate als Steueranschluß aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Widerstandssteuereinrichtung (12) eine Reihenschaltung eines stationären Widerstandes (121), eines Thermistors (122) und einer Vorspannspannungsquelle (123) auf weist, und daß ein Anschlußpunkt zwischen dem stationären Widerstand (121) und dem Thermistor (122) mit dem Gate des Feldeffekt transistors (111) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß weiterhin ein Temperaturkompen sations-Schaltkreis (13) für den modulierten Strom zur Kompensation von Temperaturänderungen vorgesehen ist, derart, daß der Wert des binären Stromes aus dem Modulator (2) bei einem Temperaturanstieg erhöht und bei einem Temperaturabfall gesenkt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Vorspannstromes einen fotoelektrischen Wandler (4) zum Empfang eines Teils des optischen Ausgangssignals des lichtemittierenden Elements (3) und zur Abgabe eines Stromes gemäß dem empfangenen optischen Ausgangs signal, eine Bezugsstromquelle (5) zur Abgabe eines sich aus einem konstanten Strom und dem dem Impulstastverhältnis der übertragenen Daten proportionalen Strom zusammensetzenden Bezugsstromes, und einen Stromverstärker (6) zur Verstärkung des Differenzstromes aus dem Ausgangsstrom des fotoelektrischen Wandlers (4) und dem Bezugsstrom und zur Ausgabe des ver stärkten Stromes als Vorspannstrom für das lichtemittierende Element (3) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das lichtemittierende Element eine Laserdiode (3) umfaßt.

11. Optische Übertragungsvorrichtung mit einer Laserdiode zur Ausgabe eines optischen Ausgangs signals zur Übertragung von Daten, gekennzeichnet durch
einen Strommodulator (2) zur Lieferung eines modulierten binären Stromes zur Laserdiode (3) in Abhängigkeit von binären Eingangsdaten, wobei der Modulator (2) die Lieferung des binären Stroms unterbricht, wenn ein Sperrsignal eingegeben wird,
eine Einrichtung zur Erzeugung eines Vor spannstromes für die Laserdiode (3), wobei die Erzeugung des Vorspannstromes unter brochen wird, wenn das Sperrsignal einge geben wird,
eine Überwachungseinrichtung (10) zur Über wachung des Vorspannstromes, die einen Widerstand (101) im Weg des Vorspannstromes von der Einrichtung zur Erzeugung des Vorspannstromes zur Laserdiode (3) und einen Pufferverstärker (102 bis 106), der die gleiche Spannung wie die am Widerstand (101) anliegende Spannung ausgibt, enthält, und
eine parallel zum Weg des Vorspannstromes geschaltete Stromquelle (14), um einen konstanten Strom durch die Laserdiode (3) zu erzeugen, dessen Wert geringer ist als der Oszillationsschwellenstromwert der Laserdiode (3), wodurch die Laserdiode (3) ihre Normalspannung zwischen Anode und Kathode selbst dann erzeugt, wenn das Sperrsignal der Einrichtung zur Erzeugung des Vorspannstromes eingegeben wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stromquelle eine Konstant stromquelle (14) und eine Einrichtung (15) zur Unterbrechung des Konstantstromes, wenn das Sperrsignal nicht zugeführt wird, umfaßt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einrichtung zur Unterbrechung des Konstantstromes einen in Reihe mit der Konstantstromquelle (14) liegenden Schalter (15) aufweist, der bei Zuführung des Sperrsignals geschlossen wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Vorspannstromes einen fotoelektrischen Wandler (4) zum Empfang eines Teils des optischen Ausgangssignals des lichtemittierenden Elements (3) und zur Abgabe eines Stromes gemäß dem empfangenen optischen Ausgangssignal, eine Bezugsstromquelle (5) zur Abgabe eines sich aus einem konstanten Strom und dem dem Impulstastverhältnis der übertragenen Daten proportionalen Strom zusammensetzenden Bezugs stromes, und einen Stromverstärker (6) zur Verstärkung des Differenzstroms aus dem Ausgangsstrom des fotoelektrischen Wandlers (4) und dem Bezugsstrom und zur Ausgabe des verstärkten Stromes als Vorspannstrom für das lichtemittierende Element (3) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß der Wert des Konstantstromes im Bereich von 1 mA bis 10 mA liegt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß parallel zur Laserdiode eine Widerstandsschaltung angeordnet ist.